冲击作用下的摩擦力效应实验研究

《冲击作用下的摩擦力效应实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.11(2013)116203冲击作用下的摩擦力效应实验研究*蒋国平1)郝洪1)曾春航2)郝逸飞1)吴如军2)刘纪超1)1)(广州大学,工程抗震中心,广州510405)2)(广州市胜特建筑科技开发有限公司,广州510405)(2012年12月20日收到;2013年1月30日收到修改稿)针对摩擦力效应产生的机理,本文设计了三种不同尺寸的试件进行SHPB实验,得到了摩擦力效应对实验的定量影响,在此基础上对混凝土的DIF进行了修正研究,为混凝土抗冲击工程设计提供了参考依据.关键

2、词:冲击,混凝土,SHPB,摩擦力PACS:62.50.p,62.20.x,81.70.BtDOI:10.7498/aps.62.1162032试件制备1引言本文中通过对三种不同尺寸的混凝土试件进行SHPB实验以研究摩擦效应,试件的直径都是在防护工程材料测试中,通常需要测试中应变32mm,长度分别是10mm,20mm,30mm.试件采率与高应变率下混凝土的动态力学性能[13],目前用了水:水泥:沙为1:2:2.25的素混凝土.混凝土一中应变率下采用的测试手段主要是分离式的Hop-般具有一定的离散性,为了将离散性降到最

3、低,先kinson压杆(SHPB)实验,SHPB实验中存在的摩擦将混凝土制作为标准的方形试件,养护28天后通力效应越来越被研究者所关注,1963年Davies和过取芯的办法取出圆柱形试件,再对其进行切割,Hunter根据Siebel,Thompson和Symmons的研究打磨等工作,得到的测试试件两边的平整度小于成果,总结出了忽略摩擦效应时的试件的长径比.0.5mm(图1).Meng和Li[4]使用有限元软件对试件的摩擦效应进行模拟分析,认为在不使用润滑剂的情况下,试件3SHPB动态实验测试的端面动摩擦因数在0.244到0

4、.414之间.同时,他们还认为在试件的惯性效应可以忽略的情况下,试3.1实验件的端面摩擦不同,其相应的应力均匀情况也有明实验采用分离式的Hopkinson压杆(SHPB)进显的不同.虽然取得了很多的成果,然而混凝土中行,实验装置示意图如图2所示.SHPB实验装置主摩擦力效应对不同尺寸的实验的系统研究还未开要由储气设备、子弹、激光测速设备、试件、输展,特别是摩擦力效应对SHPB实验的定量影响还入杆、输出杆、阻尼器和数据采集系统(主要包括没有相关研究,为此,本文设计了三种不同尺寸的超动态应变仪、示波器等设备)等组成.在实验中混

5、凝土试块,研究摩擦力效应产生的机理,并对其采用了直径为ϕ40mm的压杆进行实验.实验得到动态强度放大因子进行研究,对其进行了修正,研的典型波形图见图3.究结果表明:如果不考虑动态效应中的非材料因素根据SHPB实验的经典方程有[57]将可能在防护工程设计中过高的估计混凝土材料EAEA的性能,为工程带来隐患.σs(t)=A(εt(t))=A[εi(t)+εr(t)];(1)ss*国家自然科学基金项目(批准号:51078094)和广州白云区科技计划项目(批准号:2012-KZ-58)资助的课题.通讯作者.E-mail:lp20

6、02999@yahoo.com.cn⃝c2013中中中国国国物物物理理理学学学会会会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn116203-1物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.11(2013)116203∫t2c0根据(1),(2),(3)式可以得到入射波、反射波和透射εs(t)=εr(t)dtL0∫波的关系.然而,在实验中通常会因为试件的加工,2c0t=[εi(t)εt(t)]dt;(2)实验中应变片贴片导致的能量损失等,导致三者之L02c0间并不

7、能完全平衡.图3给出了测量得到的典型原ε˙s(t)=[εi(t)εt(t)]L始图(纵坐标为电压信号U,其单位为伏(V),横坐2c0=(εr(t));(3)标为时间,于是通过三波间的关系可以验证实验的L式中εi;εr;εt分别代表入射波、反射波和透射波的精度(图4),图4中纵坐标为杆中应变,横坐标为时应变,c0表示杆中的应力波的波速,A;As分别表示间点数,两点间的时间差为0.02s,结果表明实验压杆与试件的横截面面积,σs(t)表示试件中的应具有较好的精度.经过(1),(2),(3)式对实验进行处力,εs(t)表示

8、试件中的应变.E是压杆的弹性模量.理得到了三种试件的应力与应变关系曲线(图5).图1混凝土试件的制作图2典型的Hopkinson压杆实验装置3.2实验结果处理3.2.1应变率处理实验中得到了典型的混凝土中应变率下的应变率时程曲线,破坏与未破坏试样的应变率计算方法参考图6.在实际处理中,选择了平均应变率作